Tetrafluorsilan

Sicherheitshinweise

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung

Gefahr

H- und P-Sätze

Lebensgefahr bei Einatmen.
Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.
Enthält Gas unter Druck; kann bei Erwärmung explodieren.

EUH: Wirkt ätzend auf die Atemwege.

Staub / Rauch / Gas / Nebel / Dampf / Aerosol nicht einatmen.
Schutzhandschuhe/ Schutzkleidung/ Augenschutz/ Gesichtsschutz/ Gehörschutz/… tragen.
Bei Einatmen: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen.
Bei Berührung mit der Haut [oder dem Haar]: Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen [oder duschen].
Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
Sofort ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen.
Unter Verschluss aufbewahren.
An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.

Tetrafluorsilan (SiF₄), eine Siliciumverbindung aus der Gruppe der Siliciumtetrahalogenide. Es ist ein farbloses, giftiges, unbrennbares Gas. In der Halbleiterindustrie entsteht Siliciumtetrafluorid beim Entfernen von Siliciumdioxid-Schichten auf Wafern mittels Flusssäure.

Strukturformel

Allgemeines
Name	Tetrafluorsilan
Andere Namen	Silicium(IV)-fluorid Siliciumtetrafluorid
Summenformel	SiF₄
Kurzbeschreibung	farbloses Gas mit stechendem Geruch
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer	7783-61-1
EG-Nummer	232-015-5
ECHA-InfoCard	100.029.104
PubChem	24556
Eigenschaften
Molare Masse	104,1 g/mol
Aggregatzustand	gasförmig
Dichte	4,372 kg/m³ (15 °C)
Sublimationspunkt	−95,2 °C
Löslichkeit	hydrolysiert in Wasser

Herstellung

Verfahren 1

Hergestellt wird es aus Calciumfluorid und Siliciumdioxid (Sand) mit konzentrierter Schwefelsäure. Folgende Reaktionen laufen ab: Umsetzung von Fluorit zu Fluorwasserstoff

$\mathrm{H_2SO_4 + CaF_2 \rightarrow 2 \; HF + CaSO_4}$

Der Fluorwasserstoff reagiert dann mit dem SiO₂

$\mathrm{4 \; HF + SiO_2 \rightarrow SiF_4 + 2 \; H_2O}$

Unter Säureüberschuss wird die Hydrolyse von SiF₄ verhindert.

Das so erhaltene SiF₄ ist allerdings nur 80 bis 90%ig. Es enthält sauerstoffhaltige Produkte wie F₃Si–O–SiF₃ oder F₃Si–O–SiF₂–O–SiF₃. Beim Transport von SiF₄ in Pipelines zerfallen diese Moleküle in SiF₄ und SiO₂. Dabei setzt das SiO₂ die Rohrleitungen zu. Die chemische Industrie hatte das Verfahren des Transportes von SiF₄ in Pipelines anstelle des gefährlicheren Fluorwasserstoffs entwickelt, um entferntere Produktionsstätten per Pipeline mit Fluoriden zu versorgen. Aufgrund der geschilderten Probleme fand dieses Verfahren jedoch keine Verbreitung.

Verfahren 2

Beim Erhitzen von Bariumfluorosilikat entsteht SiF₄, es kann auch Ammoniumhexafluorosilicat oder die Hexafluorokieselsäure selbst verwendet werden:

$\mathrm{BaSiF_6 \rightarrow BaF_2 + SiF_4 \ }$

$\mathrm{H_2SiF_6 \rightarrow 2 \ HF + SiF_4}$

Verfahren 3

Im Labormaßstab lässt sich Tetrafluorsilan durch Umsetzung von Tetrachlorsilan mit Calciumfluorid bei 450 bis 500 °C darstellen:

$\mathrm {SiCl_{4}+2CaF_{2}\rightarrow SiF_{4}+\ 2\ CaCl_{2}}$

Eigenschaften

Siliciumtetrafluorid hat einen stechenden Geruch und ist bei Feuchtigkeit stark rauchend, wobei der Rauch aus Fluorokieselsäure und Siliciumdioxid besteht. Es wechselt beim Abkühlen durch Resublimation von der gasförmigen Phase direkt in die feste Phase. Das Gas ist ab einem Druck von 50 atm verflüssigbar. Seine kritische Temperatur liegt bei −14,15 °C, sein kritischer Druck bei 37,2 bar, seine Tripelpunkttemperatur bei −86,8 °C und sein Tripelpunktdruck bei 2,240 bar.

Basierend auf einem Artikel in:

Wikipedia.de